Вязкость

Вязкость, или внутреннее трение проявляется в сопротивлении, которое при движении газа испытывают те его части, которые движутся быстрее других. Вязкость газа обусловлена переносом импульса молекул поперек движения слоев газа.

Пусть скорость направленного движения молекул газа зависит от значения координаты : . Тогда вдоль оси происходить перенос импульса за счет перехода молекул из слоя в слой в результате их хаотического движения. Наблюдаемый эффект эквивалентен трению между слоями газа – внутреннее трение: быстрый слой тормозится, а медленный - ускоряется.

Сила трения между слоями газа определяется выражением:

, (4.1)

где коэффициент вязкости, - градиент скорости упорядоченного движения, площадь поверхности соприкосновения слоев газа.

Сила трения, отнесенная к площади трущихся поверхностей газа, равна потоку импульса упорядоченного движения в перпендикулярном скорости направлении, т.е. переносимое

качество - импульс, или количество упорядоченного

движения одной молекулы.

Дифференцируем по

, (4.2)

и подставляем в общее уравнение переноса (2.8):

. (4.3)

Сравнивая (4.3) с силой трения, отнесенной к единице поверхности соприкасающихся слоев

, (4.4)

получаем выражение для коэффициента вязкости (Максвелл 1860г.):

. (4.5)

Коэффициент вязкости.

1). .

Отсюда следует

а) : если , то , поскольку ;

б) , т.е. не зависит от давления, поскольку длина свободного пробега , а концентрация

частиц .

в) для не сильно разреженных газов (длина свободного пробега много меньше линейных размеров сосуда, в котором находится газ: ) коэффициент вязкости не зависит от плотности газа .

2). Размерность .

3). Связь между коэффициентами вязкости и теплопроводности:

.